具有強非線性和旋電效應的有源微波媒質研究.pdf

1、本文結合Maxwell-Garnett等效媒質理論和人工媒質的有源構造方法，分別進行了具有強非線性和旋電效應的有源人工微波媒質研究。
　　自然媒質在微波頻段通常只呈現(xiàn)極其微弱的非線性效應。對比類別豐富的空間光學非線性應用，微波頻段的非線性應用通常局限于微波電路中實現(xiàn)。基于等效媒質理論，本文研究、設計和實現(xiàn)了具有強空間非線性電磁響應的有源人工微波媒質，在微瓦級空間微波照射下觀測到了清晰的空間諧波產生和頻譜調制等非線性效應，并從實驗測

2、量數(shù)據(jù)中有效地提取了上述人工微波媒質的等效非線性特征本構參數(shù)。在上述工作基礎上，本文提出并實驗演示了微波源的非線性空間成像和遠場重構，得到了超過Abbe衍射極限（Abbediffractionlimit）的空間分辨率。
　　在Maxwell理論中，電磁波的傳播滿足互易原理，并在能量守恒的條件下遵循局部時間反演對稱(Localtime-reversalsymmetry)。僅在外加偏置場的條件下，自然存在的少量回旋（Gyrotropi

3、c）媒質，如磁化等離子體和鐵氧體，可以呈現(xiàn)微弱的非互易旋電或旋磁效應。本文創(chuàng)新地利用微波電路中常見的單向元件，提出了無需外加偏置磁場即可呈現(xiàn)強旋電效應的有源人工媒質構造方法。通過將有源元件的單向性轉化為等效媒質的非互易電磁響應，物理實現(xiàn)了僅需直流電壓偏置的人工旋電微波媒質，并采用逆問題優(yōu)化算法提取了對應的等效特征本構參數(shù)。在進一步的實驗研究中，本文清晰觀測到了具有顯著極化角度偏轉的法拉第極化旋轉效應，驗證了電磁波在上述人工媒質傳播中不對